在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)橢圓的粗

1、在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)橢圓的粗、精加工摘要：本文介紹了采用宏程序編制橢圓加工程序的步驟，并分別對原點(diǎn)與橢圓中心重合，原點(diǎn)與橢圓中心偏離這兩種情況作了一定的闡 述，另外使用FANUC Oi系統(tǒng)對橢圓面進(jìn)行了粗、精加工 的編程。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；橢圓；宏程序；粗、精加工數(shù)控車床加工對象為各種類型的回轉(zhuǎn)面，其中對于圓柱面、錐面、圓弧面、球面等的加工，可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)指 令完 成，而對于橢圓等一些非圓曲線構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體，加工起來具有一定的難度。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的數(shù)控系統(tǒng)只提供直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ) 兩種插補(bǔ)功能，更高檔的數(shù)控系統(tǒng)提供雙曲線、正弦曲線和樣條曲線插 補(bǔ)功能，但是一般都沒有橢圓插補(bǔ)功能。因此，在

2、數(shù)控機(jī)床上對橢圓的 加工大多釆用小段直線或者小段圓弧逼近的方法來編制橢圓加工程序。在這里結(jié)合工作實(shí)踐對車削橢圓輪廓的宏程序的編制方法進(jìn)行探討。一、橢圓宏程序的編制原理數(shù)控系統(tǒng)的控制軟件，一般由初始化模塊、輸入數(shù)據(jù)處理模塊、插補(bǔ)運(yùn)算處理模塊、速度控制模塊、系統(tǒng)管理模塊和診斷模 的起點(diǎn)、終點(diǎn)等數(shù)值對起點(diǎn)終點(diǎn)之間的坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)密化，然后由控制軟件，依據(jù) 數(shù)據(jù)密化得到的坐標(biāo)點(diǎn)值驅(qū)動刀具依次逼近理想軌跡線的方式來移動， 從而完成整個零件的加工。依據(jù)數(shù)據(jù)密化的原理，我們可以根據(jù)曲線方程，利用數(shù)控系統(tǒng)具備 的宏程序功能，密集的算出曲線上的坐標(biāo)點(diǎn)值，然后驅(qū)動刀具沿著這 些坐標(biāo)點(diǎn)一步步移動就能加工出具有橢圓、

3、拋物線等非圓曲線輪廓的 工件。二、橢圓宏程序的編制步驟宏編程一般步驟：1 首先要有標(biāo)準(zhǔn)方程(或參數(shù)方程)一般圖中會給出。2. 對標(biāo)準(zhǔn)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將數(shù)學(xué)坐標(biāo)轉(zhuǎn)化成工件坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)方程中的坐標(biāo)是數(shù)學(xué)坐標(biāo)，要應(yīng)用到數(shù)控車床上，必須要轉(zhuǎn) 化到工件坐標(biāo)系 中。利用轉(zhuǎn)化后的公式推導(dǎo)出坐標(biāo)計算公根據(jù)實(shí)際選擇計算公式3. 求值公式推導(dǎo)式4. 求值公式選擇5. 編程公式選擇好后就可以開始編程了三、加工實(shí)例下面分別就工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合，偏離等2種情況進(jìn)行編程說明。(1 )丄件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心重合轉(zhuǎn)化到工件坐標(biāo)系中為z2/a2 x2/b2=1(D根據(jù)以上公式我們可以推導(dǎo)出以下計算公式Xhb. l-Z2/a2

4、Z=： al-Z2/a2 在這里我們?nèi)」健Ｍ箼E圓取+號，凹橢圓取-號。即X值 根據(jù)Z值的變化而變化，公式不能加工過象限橢圓，所以舍棄。卜面就是FANUC系統(tǒng)Oi橢圓精加工程序:OOOO1;程序名#1=100;用# 1指定Z向起點(diǎn)值#2=100;用# 2指定長半軸#3=50;G99 T0101 S500 M03;用# 3指定短半軸機(jī)床準(zhǔn)備相關(guān)指令GOO X150. Z150. M08;程序起點(diǎn)定位，切削液開XO Z101.；快速定位到靠近橢圓加工起點(diǎn)的位置WHILEttlGE-80D01;當(dāng)Z值大于等于-80時執(zhí)行D01到END1之間的程序#4二#3*SQRT1計算X值,就是把公式: 2 2X

5、二_b1Z乜里面的各值用變量代替G01 X#4*2 Z#1 FO. 15;直線插補(bǔ)，這里# 4 2是因?yàn)楣玌 E TTT 厶 J 、丫 /+ 1=：、 Z-7 7-4-#1 二 #1 -0. 1;步距0.1,即Z值遞減量為0.1,此值過大 影響形 狀精度，過小加重系統(tǒng)運(yùn)算負(fù)擔(dān)，應(yīng)在滿足 形處焙直的前摸卞盡市能曲十佶一END1;語句結(jié)束，這里的END1與上面的D01對應(yīng)G01 Z-110 ;加工圓柱面X102.;退刀GOO X150. Z150.;回程序起點(diǎn)M09;切削液關(guān)M05;主軸停止M30;程序結(jié)束(2)工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心偏離數(shù)控車床編程原點(diǎn)與橢圓中心不重合，這時需要將橢圓z（x）軸負(fù)

6、向移 動長半軸的距離，使起點(diǎn)為0,原公式如対轉(zhuǎn)變?yōu)椋海╖ -z,） 7a2（X -x） /b2=l乙編程原點(diǎn)與橢圓中心的Z向偏距；此例中為-100X1編程原點(diǎn)與橢圓中心的X向偏距；此例中為0可推導(dǎo)出計 算公式：x hb. 1 -（z -乙）7xi （精加工程序）00001;程序名#1=0；用# 1指定Z向起點(diǎn)值#2=100;用# 2指定長半軸#3=50;用#3指定短半軸G99 T0101 S500 M03;GOO X150. Z150. M08;XO Zl.；WHILE#1 -#5GE-80DOI;#4二#3*SQRT1 -#1 -丼 5*#1 -#5/#2*#2;G01 X#4*2 Z#l

7、-#5 F0.15;#1=#1 -0.1;END1;G01Z-110 ;X102.;GOO X150. Z150. M09;M05;M30;三、完整粗、精加工程序以上兩個實(shí)例均只編寫了精加工程序，另外可以利用宏調(diào)用子程序 進(jìn)行粗加工，下面以第一個圖（工件坐標(biāo)原點(diǎn)與橢圓中心 重合的零件） 為例說明。00001;程序名# 6 = 95 ;定義總的加工余量G00 X150. Z150. M08;G00 X #6Z101.;N10 #6=#6-5M99 P0002;IF #6GE0GOTO10;GOO X150. Z150.;M05;M30 ;00002 ;子程序#1=100；用# 1指定橢圓加工Z向

8、起點(diǎn)值#2=100;用# 2指定長半軸#3=50;用# 3指定短半軸WHILEttlGE-80DOI;#4二#3*SQRT1 -#1*#1/#2*#2;G01 X#4*2+ # 6 ZttlF0. 15;#1=#1 -0.1;END1;G01Z-110 ;X102.;GOO Z101.;X#6 ;除了用標(biāo)準(zhǔn)方程加工橢圓外，還可以用參數(shù)方程加工橢圓曲線。在這里就不一一闡述了。四、加工橢圓的注意事項利用數(shù)控車床加工橢圓曲線，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 車削后工件的精度與編程時所選擇的步距有關(guān)。步距 值越 小，加工精度越高；但是減小步距會造成數(shù)控系統(tǒng)工作量加大，運(yùn)算繁 忙，影響進(jìn)給速度的提高，從而降低加工效率。因此，必須根據(jù)加工要 求合理選擇步距，一般在滿足加工要求前提下，盡可能選取較大的步 距。(2) 對于橢圓軸中心與Z軸不重合的零件，需要將工件坐標(biāo)系 進(jìn)行偏置后，然后按文中所述的方法進(jìn)行加工。五、結(jié)論使用宏程序編程，大部分零件尺寸和工藝參數(shù)可以傳遞到宏程序 中，程序的修改比較方便。圖樣改變時，僅需修改幾個參數(shù)，因